保护扬声器免受过度偏移制造技术

用于保护扩音器免于过度偏移的系统和方法，包括音频源、自适应偏移保护滤波器、音频限幅器、逆偏移保护滤波器、放大器和扩音器。该系统执行操作，该操作包括接收音频信号，应用偏移保护滤波器，该偏移保护滤波器实时适于一个或多个扬声器条件，对音频信号进行限幅，应用逆偏移保护滤波器，以及使用放大电路放大音频信号以输出到扬声器。信号以输出到扬声器。信号以输出到扬声器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】保护扬声器免受过度偏移
[0001]相关申请的交叉引用本申请要求于2019年11月1日提交的名称为“PROTECTION OF SPEAKER FROM EXCESS EXCURSION”的美国专利申请No. 16/672,251的权益和优先权，该专利申请通过引用以其整体并入本文中。


[0002]本公开的各种实施例总体上涉及在操作期间扬声器（speaker）失真的减少和/或扩音器（loudspeaker）的保护。更特别地，例如，本公开涉及用于保护扩音器免受过度偏移的系统和方法。

技术介绍

[0003]诸如移动电话和平板计算机的现代消费电子设备通常被设计为满足各种小形状因子、低功率和低成本目标。在这些设备中使用的部件（包括扩音器）可以是被设计成适合小空间的低成本部件。这些较小扩音器的缺点是能够从设备传递到用户的声学输出减少。为了满足用户对通过扩音器递送的更多响度或音量的期望，扩音器可以被驱动成接近其机械极限，如果超过极限，这可能潜在地导致灾难性的扩音器故障。鉴于前述内容，持续需要改善消费电子设备中的（一个或多个）扩音器的声学性能同时保护（一个或多个）扩音器免受损坏的系统和方法。

技术实现思路

[0004]本文中公开了用于保护扩音器和/或减少由于过度偏移引起的失真的系统和方法。在各种实施例中，用于保护扩音器免受过度偏移的系统和方法包括音频源、自适应偏移保护滤波器、音频限幅器、逆偏移保护滤波器、放大器和扩音器。该系统执行操作，包括接收音频信号，应用偏移保护滤波器，该偏移保护滤波器实时适于一个或多个扬声器条件，对音频信号进行限幅，应用逆偏移保护滤波器，以及使用放大电路放大音频信号以输出到扬声器。
[0005]在一些实施例中，所述系统包括逻辑设备，所述逻辑设备还被配置为执行操作，所述操作包括至少部分地基于放大的音频信号来估计用于偏移保护滤波器和逆偏移保护滤波器的滤波器系数。估计滤波器系数的操作还可以包括从放大器接收电流和电压数据。该系统还可以包括被配置为测量输出音频信号的扬声器偏移的锥体（cone）测量传感器，其中一个或多个扬声器条件包括扬声器偏移测量。逻辑设备还可以被配置为执行包括估计阈值以及在对音频信号进行限幅时应用阈值的操作。
[0006]在一些实施例中，估计偏移滤波器的操作还包括估计扬声器的复阻抗和估计直流电阻。估计偏移滤波器的操作还可以包括计算将锥体的运动表示为所施加的电压的函数的运动灵敏度函数，并且估计所计算的运动灵敏度函数的两个或更多个峰值。估计偏移滤波器的操作还可以包括对峰值频率和幅度施加转换速率限制，并且至少部分地基于估计的峰
值来创建模型无限脉冲响应滤波器。
[0007]在一些实施例中，逻辑设备还被配置为执行包括以下各项的操作：测试音频信号的当前帧的参数值，参数值包括在偏移滤波器的估计中使用的一个或多个参数，以及如果检测到预定范围之外的参数，则将帧标识为无效。逻辑设备还可以被配置为执行包括以下各项的操作：通过包括测量比例因子、确定限幅水平阈值以及验证限幅水平阈值的过程来调谐偏移保护滤波器。
[0008]本公开的范围由权利要求限定，所述权利要求通过引用并入本部分。通过考虑一个或多个实施例的以下详细描述，将向本领域技术人员提供对本公开的实施例的更完整的理解，以及其附加优点的实现。将参考将首先简要描述的附图中的附页。
附图说明
[0009]图1是示出根据一个或多个实施例的实时扬声器保护的流程图。
[0010]图2是示出根据一个或多个实施例的用于实时扬声器保护的模型估计的流程图。
[0011]图3示出了根据一个或多个实施例的用于更新模型估计滤波器的实时自适应算法。
[0012]图4示出了根据一个或多个实施例的用于调谐模型估计滤波器的离线调谐算法。
[0013]图5示出了根据一个或多个实施例的被配置为保护扬声器免受过度偏移的示例处理系统。
[0014]通过参考下面的详细描述，可以最好地理解本公开的实施例及其优点。应当理解，相同的附图标记用于标识在附图中的一个或多个中示出的相同元件，其中，在附图中的示出是为了说明本公开的实施例的目的，而不是为了限制本公开的实施例的目的。
具体实施方式
[0015]本公开提供了用于保护扩音器在操作期间免受过度偏移的系统和方法。在各种实施例中，通过以比扬声器的标准规范限制更高的电压/功率驱动扩音器来从扩音器获得更响亮的声音。系统和方法被配置为保护扩音器免受扩音器的锥体的过度偏移，该过度偏移可能导致失真的声音和/或对扩音器的损坏。
[0016]将参考图1描述本公开的实施例，图1示出了用于扬声器保护的示例实时算法数据流。算法100包括前馈路径102，其从音频源104接收音频数据并处理音频数据以通过扩音器114输出。前馈路径102可以以适合于高质量音频回放的采样率（诸如48 kHz）操作。算法100中的其他路径（例如，路径120至108、路径112至130、130至106、以及130至110）被配置为以较低速率（诸如100 Hz的帧速率）操作。在操作中，扬声器114的偏移由在前瞻限幅器（look
‑
ahead clipper）108中使用的限幅阈值（thr）120的值限制。前瞻限幅器108被配置为避免将通过使用简单的瞬时阈值而产生的高频失真。
[0017]算法100创建预测给定驱动电压波形的扩音器的锥体偏移的模型，并使用该模型将失真限制到安全值。算法100实时操作以应用该限制操作，并且可选地基于施加到扬声器的实时电流和电压动态地更新模型的参数。离线调谐算法测量扩音器114的行为，并为实时算法100生成适当的初始模型和其他参数。
[0018]近似模型被配置为实时操作以预测扩音器114与所施加的电压波形的偏移。近似
模型可以被实现为由SOS系数（例如，IIR滤波器的二阶部分中的系数）指定的无限脉冲响应（IIR）滤波器S106。在框106中应用的滤波器S具有在框110中应用的稳定逆滤波器S
‑1。通过应用近似模型滤波器106（例如，IIR滤波器S），之后接着前瞻限幅器108或其他限幅器，之后接着逆滤波器110（例如，逆滤波器S
‑1），将扩音器偏移限制到安全值。偏移模型S被实时连续更新，以适于由于诸如老化和温度之类的因素引起的扩音器特性的变化。
[0019]为扩音器114估计初始偏移模型130。例如，对于给定扩音器，基于组合了机电扩音器理论和启发法的方法来估计初始偏移模型130，使得能够以低计算功率计算近似模型。该过程可以使用来自驱动扩音器114的放大器112（例如，D类放大器）的电流（I）和电压（V）数据，并且可以可选地使用传感器132来测量瞬时锥体偏移，例如，诸如利用激光位移测量设备。
[0020]与常规算法相比，算法100被配置为跟踪偏移频率响应中的多于一个峰值。大多数小型扬声器具有多于一个的峰值，例如，因为端口、无源辐射器或多电机的普遍使用来增加低频响应。
[0021]参考图2，现在将描述用于估计模型的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理音频信号以通过扬声器输出的方法，所述方法包括：接收所述音频信号；使偏移保护滤波器实时适于一个或多个扬声器条件；将所述偏移保护滤波器应用于所述音频信号；对所述音频信号进行限幅；应用逆偏移保护滤波器；以及使用放大电路放大所述音频信号以输出到所述扬声器。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：至少部分地基于放大的音频信号来估计用于所述偏移保护滤波器和所述逆偏移保护滤波器的滤波器系数。3.根据权利要求2所述的方法，其中估计所述滤波器系数还包括从所述放大电路接收电流和电压数据。4.根据权利要求1所述的方法，还包括测量所述输出音频信号的扬声器偏移，其中所述一个或多个扬声器条件包括扬声器偏移测量。5.根据权利要求1所述的方法，还包括估计阈值以及当对所述音频信号进行限幅时应用所述阈值。6.根据权利要求1所述的方法，其中估计所述偏移滤波器还包括：估计所述扬声器的复阻抗；以及估计直流电阻。7.根据权利要求6所述的方法，其中估计所述偏移滤波器还包括：计算运动灵敏度函数，所述运动灵敏度函数将锥体的运动表示为施加的电压的函数；以及估计计算的运动灵敏度函数的两个或更多个峰值。8.根据权利要求7所述的方法，其中估计所述偏移滤波器还包括：对峰值频率和幅度施加转换速率限制；以及至少部分地基于估计的峰值来创建模型无限脉冲响应滤波器。9.根据权利要求6所述的方法，还包括测试所述音频信号的当前帧的参数值，所述参数值包括在所述偏移滤波器的估计中使用的一个或多个参数，并且如果检测到预定范围之外的参数，则将所述帧标识为无效。10.根据权利要求1所述的方法，还包括通过包括以下步骤的过程来调谐所述偏移保护滤波器：测量比例因子；确定限幅水平阈值；以及验证所述限幅水平阈值。11.一种系统，包括：放大器，所述放大器被配置为驱动扬声器以输出经处理的音频信号；逻辑设备，所述逻辑设备被配置为通过执行包括以下步骤的操作来保护所述扬声器免受过度偏移：接收音频信号；

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：辛纳普蒂克斯公司，
类型：发明
国别省市：